3. Конструювання друкованої плати

4.1 Вибір матеріалу основи друкованої плати

Для виготовлення одно-, двох- і баготошарових друкованих плат використовуються двосторонній фольговані діелектрики, марки і параметри яких наведені в табл. 4.1.

В даному випадку для виготовлення друкованої плати обрано стеклотекстоліт СФ2-35-1, ГОСТ10216-78. Цей матеріал являє собою шаровий пресований пластик, виготовлений на основі тканини з скляного волокна, який насиченого термореактивними смолами і обліцований з двох сторін мідною електричною фольгою [3].

Таблиця 4.1

Марка діелектрика	Матеріал	Товщина матеріалу, мм	Товщина фольги, мкм
НФД-180-1	Діелектрик низькочастотний фольгований	0.8-3.0	50
СФ-1	Стеклотекстоліт фольгований	0.25-1.5	35 і 50
СФ-2	Стеклотекстоліт фольгований	1.5-2.0	35 і 50
ФДТ-1, 2	Діелектрик фольгований тонкий	0.5	50
ФДМ-1	Діелектрик фольгований для багатошарового друкованого монтажу	0.2	35
ФДМ-2	Діелектрик фольгований для багатошарового друкованого монтажу	0.25	35
ФДМЭ-1	Діелектрик фольгований для мікроелектроніки	0.1	35
Э	Стеклоткань, насичена лаком "еіф"	0.06-0.12	-
ОТСФ-1	Стеклотекстоліт фольгований особливо тонкий	0.15	50
ОТСФ-2	Стеклотекстоліт фольгований особливо тонкий	0.2	50
ФДМТ-1	Фольгований діелектрик, що протравляється для багатошарового друкованого монтажу	0.1	35
СПТ-3	Стеклоткань прокладочна що протравляється	0.025
ФТС-1	Стеклотекстоліт фольгований, що протравляється	0.08; 0.15	20-35
ФТС-2	Стеклотекстоліт фольгований, що протравляється	0.5	20-35
СТФ-1	Стеклотекстоліт теплостійкий фольгований	0.13; 0.15; 0.2; 0.25	35
СТФ-2	Стеклотекстоліт теплостійкий фольгований	1.00; 0.25	35

4.2 Вибір класу точності

Габаритні розміри плат тісно зв'язані з щільністю, з якої може бути виконаний рисунок. Виходячи з типорозмірів друкованих плат, їхньої насиченості елементами і враховуючи метод виготовлення (комбінований позитивний) вибирається третій клас точності.

4.3 Вибір кроку координатної сітки

Крок координатної сітки вибираємо в відповідності з ГОСТ 10317-82. Крок координатної сітки повинен бути кратним 0.625 мм (0.625; 1.25; 1.875; 2.5 і т.д.) За основний прямокутної координатної сітки по ГОСТ 10317-79 приймається 2.5 мм. В технічно обгрунтованих випадках допускається приймати додатково кроки 1.25 і 0.5 мм.

4.4 Розрахунок діаметрів контактних площадок

Мінімальний діаметр (мм) контактних площадок для двосторонніх друкованих плат, виготовлених комбінованим позитивним методом при фотохімічному способі отримання малюнку розраховується по формулі [1]:

, (4.1)

де d - діаметр отвору, мм. (d=d_в+ (0.2-0.4));

d_в - діаметр виводу елементу, мм;

d_во - верхнє граничне відхилення діаметру отвору, мм.

d_во=+0.05, при d < 1.0 і d_во=+0.1, при d >1, 0;

t_во - верхнє граничне відхилення ширини друкованого провідника, мм. t_во= +0.03;

t_но - нижнє граничне відхилення ширини друкованого провідника, мм. t_но = –0.05;

d_Тр - відхилення діаметру отвору під впливом травлення, мм.

- позиційне відхилення вісей отвору, мм. =0.08;

Т - значення позиційних допусків розташування центру контактної площадоки, мм. Т=0.2.

Тоді діаметр отворів у друкованій платі:

Відповідно мінімальний діаметр контактних площадок:

4.5 Розрахунок ширини провідників

Ширина провідників визначається з формули максимального струму, який протікатиме в провіднику:

, (4.2)

де j_доп - допустима щільність струму для комбінованого методу виготовлення. j_доп= 20А/мм² [1];

b - ширина провідника, мм;

t_п - товщина провідника, мкм.

З (4.2) слідує, що для стабільної роботи друкованих провідників повинна виконуватися нерівність:

, (4.3)

Де 1 — струм, що протікає в друкованому провіднику.

Максимальний струм I А буде протікати у вхідному колі живлення пристрою. Ширина провідника в цьому колі:

4.6 Розрахунок опору провідників

Опір провідника шириною b (мм) і товщиною t_п (мм) визначається за формулою:

, (4.4)

де  – питомий об'ємний електричний опір провідника, Ом·мм²/м;

l_п- довжина провідника, м;

t_п – товщина провідника, мм.

Величина  для провідників, виготовлених різними методами, неоднакова. Так, для мідних провідників, отриманих електрохімічним методом, питомий об'ємний опір приймається рівним 0.025 Ом·мм²/м, а для мідних провідників, отриманих засобом хімічного травления, 0.0175 Ом·мм²/м.

Тоді опір найдовшого провідника:

R =

Цей опір не призведе до зміни параметрів схеми.

4.7 Розрахунок ємностей і індуктивностей між друкованими провідниками

Ємність (пФ) між двома паралельними друкованими провідниками однакової ширини b (мм), розташованими на одній стороні плати:

(4.5)

де l_п - довжина дільниці, на якому провідники паралельні друг другу, мм; _r - діелектрична проникність середовища, а – відстань між провідниками.

Відповідно маємо:

Ємність (пФ) між двома паралельними провідниками шириною b (мм), розташованими по обидві сторони друкованої плати з товщиною діелектрика a (мм).

(4.6)

Відповідно маємо:

Власна індуктивність (мкГн) друкованого провідника шириною b (мм) товщиною t_п (мм) і довжиною l_п (мм):

(4.7)

Відповідно маємо:

Допустима індуктивність друкованого провідника складає . L_доп= 0,08 мкГн на 1 см, що перевищує отриманий результат.

Індуктивність двох паралельних друкованих провідників шириною b (мм), розташованих з одного боку друкованої плати c зазором а (мм), з протилежним направленням струму в них визначається:

(4.8)

Відповідно маємо: